Способ абсорбционного анализа концентраций веществ и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для контроля концентрации жидких и газообразных веществ, определения прозрачности веществ, а также в ряде технологических процессов. Цель изобретения - повышение точности измерений. Потоки излучения в рабочем и сравнительных каналах модулируют со сдвигом по фазе на 90° и подают на приемник излучения. Выходной сигнал приемника излучения обрабатывают синхронно с управляющими синхроимпульсами. Фазу синхроимпульсов измеряют до получения при синхронной обработке нулевого сигнала. Измеряют фазовый сдвиг синхросигналов от начального заданного уровня. Эта величина является мерой концентрации анализируемого вещества и не зависит от интенсивности источника и коэффициента передачи усилительного тракта. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для количественного определения концентраций жидких или газообразных веществ. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, предназначенного для реализации способа абсорбционного анализа концентраций веществ; на фиг. 2 показан один из вариантов размещения рабочей и сравнительной кювет по отношению к вырезам симметричного дискового модулятора. Устройство содержит оптически связанные источник излучения 1, модулятор 2, рабочую кювету 3, сравнительную кювету 4 и приемник 5 излучения, а также соединенный с выходом приемника 5 излучения фазочувствительный усилитель-выпрямитель 6, блок 7 управления фазой синхросигналов, блок 8 синхронизации, связанный с модулятором 2, и соединенные последовательно блок 9 вторичной обработки сигналов и регистратор 10, при этом выход фазочувствительного усилителя-выпрямителя 6 через блок 7 управления фазой синхросигналов связан с управляющим входом блока 8 синхронизации, а выходы блока 8 синхронизации связаны с управляющим входом фазочувствительного усилителя-выпрямителя 6 и с входом блока 9 вторичной обработки сигналов. Сущность способа состоит в следующем. Пучки излучения источника, пропускаемые через рабочий и сравнительный каналы, модулируют со сдвигом по фазе на 90^о и подают на приемник излучения, выходной сигнал которого обрабатывают синхронно и синфазно с управляющими синхросигналами. Изменяя фазу управляющих синхросигналов, добиваются получения (в результате синхронной обработки выходного сигнала приемника излучения) нулевого показания и измеряют сдвиг фазы синхросигналов относительно первоначально заданного значения, соответствующего отсутствию поглощения излучения в рабочем канале. Этот фазовый сдвиг синхросигналов однозначно определяет концентрацию анализируемого вещества и не зависит от интенсивности излучения источника. Излучение от источника 1 разделяется на два пучка, один из которых пропускается через рабочую кювету 3, в которой размещается анализируемая проба вещества, а второй пропускается через сравнительную кювету 4, в которой либо не происходит поглощение излучения в рабочих спектральных интервалах (при измерении концентраций анализируемых веществ), либо осуществляется поглощение заданного уровня (при помещении в сравнительную кювету эталонной пробы для измерения отличий концентрации анализируемого вещества от некоторой заданной концентрации). Пропускаемые через рабочую и сравнительную кюветы пучки излучения модулируются модулятором 2 со сдвигом по фазе на 90^о. Такая модуляция, например, может быть осуществлена с помощью дискового симметричного (с двумя симметричными вырезами) модулятора, показанного на фиг. 2. При этом проекции рабочего 2 и сравнительного 3 объема на диск модулятора располагаются напротив вырезов 1 под углом 45^о относительно его центра. Промодулированные пучки излучения при необходимости фильтруются по спектру и подаются на приемник излучения 5, выходной сигнал которого обрабатывается в фазочувствительном усилителе-выпрямителе 6. Управление работой фазочувствительного усилителя-выпрямителя 6 осуществляется с помощью синхросигналов, формируемых в блоке 8 синхронизации, связанным с модулятором 2. Управление фазой синхросигналов осуществляется автоматически через блок 7 одноименного названия, при этом фаза синхросигналов устанавливается такой, чтобы выходной сигнал фазочувствительного усилителя-выпрямителя 6 поддерживался равным нулевому значению. Такое управление фазой синхросигналов может осуществляться либо механически (путем перемещения блока 8 синхронизации вдоль вырезов модулятора), либо электрически (путем изменения фазы с помощью фазовращателя, который может размещаться в блоке 8 синхронизации). С помощью блока 9 вторичной обработки сигналов формируется сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу синхросигналов от первоначально заданного уровня, соответствующего нулевой (или эталонной) концентрации анализируемого вещества. Этот электрический сигнал измеряется в регистраторе 10 или управляет (при необходимости) вторичными устройствами (при использовании в технологических процессах). Изобретение позволяет повысить помехоустойчивость сигнала за счет уменьшения влияния изменения интенсивности излучения источника.

Формула изобретения

СПОСОБ АБСОРБЦИОННОГО АНАЛИЗА КОНЦЕНТРАЦИЙ ВЕЩЕСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. 1. Способ абсорбционного анализа концентраций веществ, заключающийся в пропускании потока излучения поочередно через рабочую и сравнительную кюветы, измерении разности ослаблений интенсивности потока излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, поочередное пропускание потоков излучения через рабочую и сравнительную кювету осуществляют с фазовым сдвигом, равным изменяют разность фаз синхросигналов, соответствующих моментам прохождения потока излучения через сравнительную и рабочую кюветы, измеряют сдвиг фаз между синхросигналами в момент времени, когда средняя за цикл измерения энергия излучения, поглощенная в сравнительной кювете, равна энергии излучения, поглощенной в рабочей кювете, по которому судят о содержании определяемого вещества в рабочей кювете. 2. Устройство для абсорбционного анализа концентраций веществ, содержащее оптически связанные источник излучения, рабочую и сравнительную кюветы, модулятор и приемник излучения, а также связанный с модулятором блок синхронизации, соединенный с приемником излучения, фазочувствительный усилитель-выпрямитель, управляющий вход которого связан с блоком синхронизации, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены блок управления фазой синхросигналов и блок вторичной обработки сигналов, причем вход блока управления фазой синхросигналов соединен с выходом фазочувствительного усилителя-выпрямителя, а выход связан с блоком синхронизации, вход блока вторичной обработки сигналов связан с блоком синхронизации, а выход - с регистратором, при этом модулятор установлен и выполнен так, чтобы обеспечить возможность пропускания пучков излучения, проходящих через рабочую и сравнительную кюветы с фазовым сдвигом

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---